液态金属：开启生物医学材料新时代

近年来，液态金属在芯片冷却、柔性机器、印刷电子、3D打印；以及生物医学等领域取得了很多具有创造性的突破，其中在生物医学领域的许多研究工作和创造性的尝试，如肿瘤治疗、神经连接、注射电子等都有望为医疗技术的发展带来颠覆性变革。

液态金属的生物医学用途都与它的特性密不可分。液态金属，一般是指熔点在200℃及以下的金属或者合金。室温下处于液态的单质金属有汞、铯和镓。金属汞的蒸气压很低，常温下很容易蒸发，而且汞被认为是一种有毒金属，对心血管系统有严重影响，长期吸入也会引起慢性的血液和神经系统的疾病。铯是一种比单质钠和钾更加活泼的金属单质，能够跟水发生更剧烈的化学反应，甚至产生火花、爆炸，是一种较危险的化学药品。而金属镓在室温下比较稳定，而且沸点高达2000℃，在很宽的温度范围内都十分稳定。而且镓易与其他金属，如铟、锡、锌等形成合金，合金的熔点可以比单质镓的熔点更低。比如，GaIn24.5（镓铟的质量比为75.5∶24.5）的熔点大约15.5℃，Ga67In20.5Sn12.5的熔点大约10.5℃，Ga61In25Sn13Zn1的熔点大约在7.6℃。

镓基液态金属不仅熔点低，而且具有很好的导电性、导热性、柔性、可塑性和很高的生物安全性，这些使镓基液态金属成为生物医学领域中极具潜力的功能材料。不仅如此，近期也有很多研究证明了液态金属的机械特性、固液转换特性很适合作为人工骨水泥的替代材料。尤其是液态金属的固液相转变还提供了一种可注射可吸出的填充与取出方法，避免了多次手术的麻烦，极大地减少了病人的痛苦。由于与生物组织间较大的密度差异性，让它作为新一代CT增敏剂能够更清楚地看到生物组织中许多微小的毛细血管结构，可显著增强人们对人体微细解剖结构的认知。在液态金属表面形成的纳米级氧化膜虽然减弱了室温下液态金属的表面张力，也让它更容易地与其他材料复合形成新的功能材料，进一步扩展了它的应用。在超声作用下，液态金属能够分散成微米和纳米级的液滴，再加上表面的易功能化，使它可成为新型的纳米载体，为后续纳米材料的诊疗一体化平台提供基础。(www.xing528.com)

针对液态金属的物理、化学、生物等的独特性质，催生出一系列创新的生物医学应用技术，包括生物电极、人工骨水泥、肿瘤治疗技术、多功能成像技术、药物递送技术，以及纳米载药治疗技术等。例如，传统的金属板电极，制造过程复杂、价格高、舒适性差，而其刚性的材质在使用过程中很可能造成病人的身体不适。与人体接触可能会存在接触不良和噪声过强的影响，一般需通过涂抹导电膏和通过软件算法来减弱噪声。而兼具高导电性和柔顺性的液态金属作为体外的生物电极则可以很好地弥补传统刚性电极的这一缺点。在动物和人体上通过简单涂抹，液态金属就可以作为一种柔性电极检测心电、脑电等信号。液态金属在体3D打印生物电子技术的提出，更是获得了业界的广泛关注。